肝再生磷酸酶-3和法尼基酶双靶点锌配合物抑制剂的设计、合成及抗肿瘤活性研究

Phosphatase of Regenerating Liver-3 (PRL-3) is a special Protein-Tyrosine-Phosphatase (PTP), which is overexpressed in many malignant tumor tissues. After the modification by Farnesyltransferase (FTase), it plays the very important roles in promoting the invasion and metastasis of tumors. Though the literatures are saturated with the inhibitor studies with only one of these two enzymes as the target, to the best of our knowledge, no inhibitor (especially the tranisiton metal complex inhibitor) that can simultaneously and remarkably reduce the activities of both enzymes had been reported. Since FTase is a zinc enzyme and our previous stduies further suggest that a lot of transition metal complexes can be the potent inhibitors of many other PTPs, we plan in this project to use "zinc", a teleorganic transition metal, as our starting point and core to design, synthesis, and characterize a series of complexes with special functional groups as the key ligands. Then, spectroscopies, X-ray single crystal diffractions, quantum chemistry calculations and molecular dynamic simulations, and cell experiments will be carried out to deeply and systematically study the inhibition activities and selectivities of such zinc complexes. The anti-tumor activities will also be explored. The goal for the studies in this project is to find the potent and low-toxic zinc complex inhibitors that can specifically inhibit the activities of both PRL-3 and FTase. Such zinc complexes may be considered as the potential anti-tumor drugs. The proposed ideas of this project will provide a new strategy for the anti-invasion and anti-metastasis treatment of mglignant tumor and the research results of this project will lay a solid foundation for the design and development of the PRL-3/FTase "dual -target" anti-tumor drugs.

肝再生磷酸酶-3是一种在很多恶性肿瘤组织中过表达的蛋白酪氨酸磷酸酶，经法尼基酶修饰后，它在肿瘤的侵袭和转移过程中发挥着重要的作用。虽然以这两种酶之一为靶点的抑制剂研究很多，但能同时抑制它们活性的抑制剂、尤其是金属配合物抑制剂尚无报道。由于法尼基酶是一种锌酶，项目组前期研究又表明很多过渡金属配合物是一些蛋白酪氨酸磷酸酶的的有效抑制剂，本项目拟以锌这种生命必需金属为核心起点，设计、合成和表征一系列具有特殊结构的配合物，并用光谱学、X-射线单晶衍射、量子化学、分子动力学模拟计算和细胞实验等方法深入系统的研究这些锌配合物的抑制活性和选择性，并研究其抗肿瘤活性，目的是寻找能够同时高效、低毒、且特异性抑制这两种酶的锌配合物作为潜在的抗肿瘤药物。本项目的研究思想为恶性肿瘤的抗侵袭和抗转移治疗提供了一种新的思路，项目的研究结果也将为肝再生磷酸酶-3/法尼基酶双靶点抗肿瘤药物的设计和开发奠定坚实的理论基础。

随着科学技术的发展，人们逐渐认识到癌症本质上是一种细胞信号失调的疾病，任何导致细胞信号传导异常的蛋白质分子都可能是致癌分子，找到这些致癌分子并开发相应的靶向抗癌药物是目前科学界和医药界面临的挑战。最近研究表明，一些PTPs在人类癌细胞中的过量表达使其成为致癌基因从而促进肿瘤的发展，所以抑制过量表达的PTPs能够影响肿瘤细胞增殖， PTP抑制剂也成为抗癌药物靶向治疗发展的有吸引力的分子。目前报道的抑制剂主要是有机小分子化合物，存在活性低、选择性和过膜性差等缺点，而过渡金属配合物由于其结构与电子性质的多样性可能解决这些问题，本项目将活性金属中心和活性配体有效结合，设计了不同结构的过渡金属配合物抑制剂，研究了它们对PTPs的抑制作用及其机理，筛选出能够高效选择性抑制某一种或者几种PTP的金属配合物抑制剂，为认识和理解金属离子对生命的影响以及发展靶向PTP的金属配合物药物提供理论依据。. 本项目主要合成表征大量锌、铂、钒、铜等过渡金属配合物，根据所得配合物的结构特点对其进行相关理化性质研究，同时也测定了它们对PTP1B、TCPTP、SHP-1、SHP-2、PTP-MEG2、HePTP、PRL-3等重组PTPs活性的抑制作用，筛选获得一些高效的PTP抑制剂，并对其进行细胞内PTPs抑制作用及其抗肿瘤活性的研究，结果表明大部分锌和铜配合物都能够高效抑制PTP1B和TCPTP活性，其IC50值约为10-7M，而对其它一些PTPS的抑制作用比较弱，初步总结发现配合物对PTPs酶抑制作用与其空间结构和PTP本身的结构特点有关，配合物对各种肿瘤细胞的抑制作用也同时受到配合物结构和细胞性质的影响。除此之外，发现一个能够高效特异性抑制PTP1B活性的席夫碱铂(II)配合物，该配合物抑制MCF-7细胞增殖的能力（IC50=0.32μM）是顺铂的十多倍，而且相同条件下配合物诱导MCF-7细胞凋亡的能力也明显高于顺铂，详细研究发现，该配合物是通过抑制MCF-7细胞中过量表达的PTP1B酶从而抑制肿瘤细胞的增殖并诱导其凋亡，该研究阐明了以PTP1B为作用靶点的铂(II)配合物抗肿瘤新机理，为开发新型高效低毒的抗肿瘤铂配合物候选药物提供可能。